JP4647316B2

JP4647316B2 - 処理装置および処理方法

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Publication number: JP4647316B2
Application number: JP2005009775A
Authority: JP
Inventors: 裕二上川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-01-18
Also published as: JP2006202795A

Description

本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等の被処理体に対して、洗浄処理、エッチング処理等の所定の処理を行うための処理装置および処理方法に関する。

半導体装置の製造過程では、半導体ウエハ等の基板を洗浄するため、薬液やリンス液などを用いて洗浄処理が行なわれる。洗浄処理は、洗浄装置の処理室内に基板を収容した状態で薬液を導入し、薬液を基板に接触させることによって洗浄を行い、洗浄後は、同じ処理室内に純水などを導入してリンス処理を行ない、さらに、乾燥用気体を導入して乾燥処理を行なう一連の工程により実施される。

このような洗浄処理に用いる洗浄装置の一形態として、上部が大気開放状態となっており、この部分から洗浄液をオーバーフローさせることで洗浄液を排出するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、このような方式の洗浄装置では、洗浄が終了した後、乾燥前に基板に洗浄液が付着した状態で外気と接触させることになるため、基板表面における自然酸化膜の発生や不純物汚染などの問題が生じる。

上記問題を回避するため、洗浄装置を密閉構造にすることも考えられるが、処理室内に洗浄液を完全に充満させた状態では、洗浄液の流量変化が生じた場合に、処理室内圧力の急激な変動が起こり、洗浄装置の故障を引き起こしたり、洗浄液の流れが変わって洗浄ムラが生じ、基板へ悪影響を与えたりすることが懸念される。
特開平１０−８３９８１号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされてものであり、非開放系で外気との接触を防止したまま被処理体に対して洗浄等の処理を実施可能で、かつ急激な流量変動が生じた場合でもその影響を低減できる処理装置および処理方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、所定の処理液を用いて被処理体を処理する処理装置であって、
実質的に密閉状態で内部に前記被処理体を配置する主室を有する処理チャンバと、
前記主室の前記被処理体の配置位置の上方より外側に設けられ、前記処理チャンバ内の圧力変動を緩和する圧力調整室と、
前記処理チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理チャンバに気体を供給する気体供給手段と、
前記主室に設けられた、前記主室に前記処理液を導入する処理液導入口と、
前記主室に設けられた、前記主室から前記処理液を排出する処理液排出口と、
前記圧力調整室の上部に設けられ、前記圧力調整室に前記気体を導入する気体導入口と、
前記圧力調整室に設けられ、前記圧力調整室から前記処理液及び前記気体を排出する気液排出口と、
を具備しており、
前記圧力調整室は前記主室に対し小さな容積で形成され、その下部において前記主室と連通され、前記圧力調整室の前記気液排出口の位置より上をガススペースとして区画し、前記ガススペースに前記気体を導入し、前記処理液の液面の上昇を前記ガススペースで吸収することを特徴とする、処理装置が提供される。

上記第１の観点の処理装置は、前記圧力調整室の前記気液排出口の位置より上がガススペースとして区画されている。気体は圧縮性流体であるため、気体を流通させつつ一定時間保持できるガススペースを設けることによって、処理液の流量変化などに起因する圧力変動を緩和できる。つまり、非圧縮性流体である液体を処理チャンバ内に充満させた状態では突然の流量変化によって処理チャンバからの液漏れを生じたり、被処理体に損傷を与えたりする場合があるが、処理チャンバ内に圧縮性のある気体を存在させることによって、圧力変動を抑え、安定した処理を行なうことができる。

また、前記圧力調整室は、被処理体の配置位置の上方より外側に設けられている。これにより、圧力調整室に薬液が残留した場合でも、残留薬液はチャンバ壁伝いに流れ落ちて被処理体への液だれを確実に防止できる。

また、前記気液排出口は、前記圧力調整室における処理時の気液界面に位置するように設けることができる。

また、前記処理液導入口として、前記処理チャンバの下部に設けられた主導入口と、該主導入口よりも上方に設けられた副導入口を備えることが好ましい。複数箇所から処理液を導入することで、処理液の流れの偏りを防ぎ、洗浄等の効率を高めることができる。なお、主導入口と副導入口はそれぞれ１ないし複数設けることができる。

また、前記処理チャンバは、複数の棒状体を有する着脱自在な壁体により封止されるとともに、前記壁体は、前記処理チャンバに装着された状態では、前記複数の棒状体により処理チャンバ内で被処理体を支持することが好ましい。
この場合、前記棒状体には、所定のピッチで溝部が形成されており、複数の棒状体の前記溝部に、板状の被処理体の側部を嵌合させることにより、所定の間隔で並列的に複数の被処理体を支持するように構成されていてもよい。これにより、棒状体のピッチに応じて被処理体間に流路を形成することができる。
さらに、前記壁体が前記処理チャンバに装着された状態で、前記壁体に最も近接して配置される被処理体と該壁体との間隔、および前記壁体に対向する前記処理チャンバの内壁面に最も近接して配置される被処理体と該内壁面との間隔が、いずれも前記被処理体どうしの間隔と略同等であることが好ましい。これにより、流体流路としての被処理体間の圧力損失と処理チャンバ内壁面付近の流路の圧力損失がほぼ同等になり、処理チャンバ内の処理液の流れを整え、均等に配分することができる。

また、前記壁体には、被処理体を搬送する搬送ロボットとの係合部が設けられており、前記処理チャンバから取外された状態では、処理チャンバに被処理体を搬入出するホルダーとして機能させてもよい。このように、前記壁体を搬送系と処理チャンバの両方で用いるようにすることによって、処理チャンバを封止するための蓋体と搬入出ホルダーを別々に配備する必要がなくなるので、装置の小型化が可能になり、フットプリントを縮小することができる。

また、前記処理液導入口と前記気液排出口とを、前記処理チャンバの同じ側に設けることが好ましい。このように、処理液導入口や気液排出口を同じ側に集中して配備することにより、処理チャンバの周囲を有効に活用することが可能となり、例えば前記処理チャンバが円筒状である場合、その円筒部の壁に、前記被処理体を囲むように、超音波発生手段を設けることも可能になる。

また、前記気液排出口には、処理液の排出量を制御する排出液量制御手段を具備した処理液排出手段が接続されており、前記排出液量制御手段により処理液の排出量を制御することにより前記圧力調整室内の処理液の液量を制御する構成としてもよい。この場合、前記処理液供給手段は、処理液として、少なくとも薬液とリンス液を別々に供給できるように構成されており、前記排出液量制御手段は、前記圧力調整室内におけるリンス液供給時の前記リンス液の液量が、薬液供給時の前記薬液の液量より多くなるように制御するものであることが好ましい。これによって、圧力調整室内をリンス液によって簡単にクリーニングすることが可能になり、残留薬液による汚染を防止できる。

本発明の第２の観点によれば、前記第１の観点に係る処理装置を用いた被処理体を処理する処理方法であって、
前記処理チャンバの主室内に被処理体を搬入する工程と、
前記処理チャンバを実質的に密閉する工程と、
前記処理チャンバの主室及び圧力調整室に処理液を供給して被処理体を処理する液処理工程と、
を含み、
前記液処理工程では、前記圧力調整室内に気液界面を維持し、前記圧力調整室に区画されたガススペースに気体を流通させることにより、前記処理チャンバ内における圧力変動を緩和するようにしたことを特徴とする、処理方法が提供される。

第２の観点の処理方法において、前記液処理工程は、薬液により被処理体を洗浄処理する洗浄工程と、リンス液により被処理体を処理するリンス工程と、を有し、
前記リンス工程では、一時的に、または該リンス工程全体にわたって、前記圧力調整室内の気液界面の位置を前記洗浄工程における気液界面の位置よりも上昇させることにより、前記圧力調整室内をクリーニングするものであることが好ましい。

また、本発明の第３の観点によれば、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第２の観点の処理方法が行なわれるように、上記第１の観点に係る処理装置を制御することを特徴とする、制御プログラムが提供される。

また、本発明の第４の観点によれば、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、上記第２の観点の処理方法が行なわれるように、上記第１の観点に係る処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、処理装置の処理チャンバに圧力調整室を備えたので、実質的に密閉状態で半導体ウエハなどの被処理体に対して洗浄等の処理を行なう場合に、急激な流量変化などによるチャンバ内部の圧力変動を緩和し、チャンバからの液漏れや被処理体への悪影響を回避できる。また、密閉状態での処理を安定的に行なうことができるので、外気との接触に起因する被処理体表面の酸化膜の形成や不純物汚染などを防止できる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、被処理体としての半導体ウエハを洗浄する洗浄処理装置を例に挙げることとする。図１に洗浄処理装置１００の概略構造を示す斜視図を、図２に洗浄処理装置１００の概略構造を示す平面図を、それぞれ示す。

洗浄処理装置１００は、ウエハＷが収容されたキャリアＣを載置するためのキャリア載置部１と、ウエハＷに所定の洗浄液（例えばフッ酸水溶液やＡＰＭ薬液、純水等）を供給してウエハＷを洗浄するチャンバ２１を備え、チャンバ２１において使用する各種洗浄液の貯留，送液，回収を行う洗浄処理部２と、キャリア載置部１とチャンバ２１との間でウエハＷの搬送を行うためのウエハ搬送部３と、洗浄処理装置１００に備えられた各種電装品を駆動するための配電設備やスイッチングレギュレータ等を備えた電源制御部４と、を有している。

また洗浄処理装置１００は、洗浄処理条件の設定（レシピ選択）や洗浄処理の開始／停止を行い、また洗浄処理の進行をモニタするための制御盤８０を備えている（図１にのみ図示）。この制御盤８０は、洗浄処理装置１００の正面や側面に取り付けてもよいし、洗浄処理装置１００から離れた位置に配置してもよい。

制御盤８０は、例えば、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ８１と、工程管理者が洗浄処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや洗浄処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース８２と、洗浄処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ８１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部８３とを具備している。プロセスコントローラ８１は、ユーザーインターフェース８２および記憶部８３との間で各種の信号やデータの交換が可能なように接続されている。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース８２からの指示等にて任意のレシピを記憶部８３から呼び出してプロセスコントローラ８１に実行させることで、プロセスコントローラ８１の制御下で、洗浄処理装置１００での所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

キャリアＣには、複数（例えば、２６枚）のウエハＷが略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔（例えば、１０ｍｍ間隔）で収容されている。キャリア載置部１には、２個のキャリアＣをＹ方向に並べて載置する載置台１１が設けられており、ウエハ搬送部３側の垂直パネルには、キャリアＣの載置位置に合わせて、シャッタ１２ａ，１２ｂによってそれぞれ開閉自在なウエハ搬入出口１３ａ，１３ｂが形成されている。キャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この搬入出面には係脱可能な蓋（図示せず）が取り付けられている。キャリアＣは、この蓋がウエハ搬入出口１３ａ，１３ｂにフィットするように載置台１１に載置される。

シャッタ１２ａにはキャリアＣの蓋を把持する把持機構１５が設けられている。把持機構１５によってシャッタ１２ａがキャリアＣの蓋を把持した状態で、シャッタ１２ａをウエハ搬送部３側に後退、降下させることにより、ウエハ搬入出口１３ａを開口することができるようになっている。シャッタ１２ｂはシャッタ１２ａと同じ構造を有している。

ウエハ搬送部３の基台３ａには、キャリアＣとチャンバ２１との間でウエハＷを搬送するための１台の多関節構造を有する多機能ロボット３１（以下「ロボット３１」と記す）が配設されている。また、ウエハ搬送部３の天井部には、ウエハ搬送部３に清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）が装備されている。

さらに、ウエハ搬送部３は、チャンバ２１に対して複数（例えば、キャリアＣの収容枚数と同じ２６枚）のウエハＷを一括して搬入出するために所定間隔（例えば、３ｍｍ）で平行に保持する２のホルダー３２ａ・３２ｂと、各ホルダー３２ａ，３２ｂを載置するためのホルダー載置ステージ３３ａ，３３ｂと、キャリアＣおよび各ホルダー３２ａ，３２ｂに対してウエハＷを１枚ずつ搬入出するために１枚のウエハＷを保持する２枚の搬送ピック３４ａ，３４ｂと、各搬送ピック３４ａ，３４ｂを載置するためのピック載置ステージ３５ａ，３５ｂと、キャリアＣおよび各ホルダー３２ａ，３２ｂにおけるウエハＷの収容状態（例えば、枚数、ウエハＷの抜け、斜め挿入等の異常等）を検査するための検査用ハンド３６ａ，３６ｂと、各検査用ハンド３６ａ，３６ｂを載置するためのハンド載置ステージ３７ａ，３７ｂと、ホルダー３２ａ，３２ｂに収容するウエハＷの数を調整するためのダミーウエハＷが収容されたダミーウエハ収容部４０と、を備えている。

なお、各ピック載置ステージ３５ａ，３５ｂは、図２に示す搬送ピック３４ａ，３４ｂのそれぞれ下に配置されており、各ハンド載置ステージ３７ａ，３７ｂは図２に示す検査用ハンド３６ａ，３６ｂのそれぞれ下に配置されているが、これらは図１および図２には図示されておらず、後に図５，６を参照しながら説明することとする。また、ホルダー載置ステージ３３ａ，３３ｂは、ウエハ搬送部３内のウエハ搬入出口１３ａ・１３ｂの上側に配設されているが、これも図１および図２には図示されておらず、後に図７を参照しながら説明することとする。

図３にロボット３１の概略構造を示す斜視図を示す。このロボット３１は、一般的に垂直多関節型６軸ロボットと呼ばれているものであり、図中の矢印Ａ_１〜Ａ_６の回転動作を組み合わせることによって、人の手・腕に近い動きを行うことができる構造を有している。ロボット３１の先端には、ホルダー３２ａ，３２ｂ、搬送ピック３４ａ，３４ｂ、検査用ハンド３６ａ，３６ｂを個々に係脱するための係脱部６０が取り付けられており、ホルダー３２ａ，３２ｂ、搬送ピック３４ａ，３４ｂ、検査用ハンド３６ａ，３６ｂにはそれぞれ、ロボット３１の係脱部６０と対をなす係合部６３（後に示す図５〜７参照）が設けられている。

図４に係脱部６０と係合部６３の概略構造とこれらの係脱状態を示す断面図を示す。係脱部６０は、係合部６３に設けられた係合凹部６３ａ内に挿入される挿入凸部６０ａを有しており、その挿入凸部６０ａには係合凹部６３ａ内に横設されたロックピン６３ｂに係合する垂直方向に回転可能なロックカム６０ｂが設けられている。このロックカム６０ｂには中心方向に向かって延びる長孔６０ｃが設けられ、この長孔６０ｃ内に回転および摺動自在に係合するピン６０ｄが設けられている。また、係脱部６０はエアシリンダ等の伸縮機構により動作するピストンロッド６１ａを備えており、ロックカム６０ｂはピン６０ｄを介してピストンロッド６１ａの先端部に連結されている。

ピストンロッド６１ａの基端には、その先端側よりも外径の長い鍔部６１ｃが形成されており、ピストンロッド６１ａを収容する筒体６１ｂの内端部とピストンロッド６１ａの鍔部６１ｃとの間には、ロックカム６０ｂの位置を安定させるためのスプリング６０ｅが設けられている。また、ピストンロッド６１ａは、係脱部６０の挿入凸部６０ａの基部側に露呈された近接センサ６２が、係合部６３と係脱部６０の近接を確認した後に作動されるようになっている。

例えば、このように構成される係脱部６０を備えたロボット３１と、係合部６３を備えた検査用ハンド３６ａとを係合させるには、最初に図４（ａ）に示すように、ピストンロッド６１ａを係脱部６０の先端側に位置させてスプリング６０ｅを縮ませ、係脱部６０を係合部６３側に移動させてもロックカム６０ｂがロックピン６３ｂに接触しない状態とする。続いて図４（ｂ）に示すように、係合部６３の係合凹部６３ａ内に挿入凸部６０ａが挿入されるように、ロボット３１を駆動する。そして、係合凹部６３ａ内の所定位置まで挿入凸部６０ａが挿入されたことを近接センサ５８の信号によって確認した後、次に図４（ｃ）に示すように、スプリング６０ｅが伸びるようにピストンロッド６１ａを後退させて、ロックカム６０ｂを回転させてロックピン６３ｂに係合させる。これにより、ロボット３１と検査用ハンド３６ａとが係合された状態となる。これらの係合を解く順序は、これらを係合させた順序の逆を行えばよい。

検査用ハンド３６ａ，３６ｂは同じ構造を有し、ハンド載置ステージ３７ａ，３７ｂは同じ構造を有しているので、図５に検査用ハンド３６ａとハンド載置ステージ３７ａの概略構造を示す斜視図を示し、これらを例に説明する。検査用ハンド３６ａの基端部には上述した係合部６３が設けられており、二股に分かれた先端部には発光素子３９ａと受光素子３９ｂとからなるセンサ３９が設けられている。また、検査用ハンド３６ａには、センサ３９のオペレーションに関わるケーブル３９ｃが付属しており、検査用ハンド３６ａをウエハ搬送部３内で移動させることによるケーブル３９ｃの絡み等の発生を防止すべく、ハンド載置ステージ３７ａはウエハ搬入出口１３ａに近接した位置に設けられている（図１，図２参照）。

ロボット３１がハンド載置ステージ３７ａにおいて確実に検査用ハンド３６ａを係脱するために、検査用ハンド３６ａは常にハンド載置ステージ３７ａの一定の位置に載置されなければならない。そのため、ハンド載置ステージ３７ａには、検査用ハンド３６ａの位置を確認するための位置確認センサ３８ａが設けられている。

この検査用ハンド３６ａによるキャリアＣに収容されたウエハＷの検査方法は、概略、次の通りである。すなわち、ロボット３１は検査用ハンド３６ａを係合した状態で、例えば、検査用ハンド３６ａをキャリアＣに収容された最下端のウエハＷの僅かに下側に、その後に検査用ハンド３６ａを鉛直に（Ｚ方向に）上昇させた際にウエハＷに接触しないように、近接させる。発光素子３９ａを点灯させると、この状態では、発光素子３９ａと受光素子３９ｂの間の光路には障害物がないために、受光素子３９ｂから受光状態を示す信号が得られる。次に、検査用ハンド３６ａを一定の速度で下から上に向けてスキャンさせると、ウエハＷの端部によって発光素子３９ａと受光素子３９ｂの間の光路が遮られるために、キャリアＣにおけるウエハＷの収容状態が良好であれば、受光素子３９ｂから受光状態と遮光状態とが一定の周期で現れる検出信号が得られ、この検出信号からウエハＷの位置と数を確認することができる。

また、例えば、ウエハＷに抜けがあった場合（ジャンプスロット）には受光状態の時間幅が長い信号部分が得られ、ウエハＷが斜めに挿入されている場合には通常よりも遮光状態の時間幅が長い信号部分が得られる。勿論、このような検査用ハンド３６ａのスキャンは上から下に向かって行ってもよい。ジャンプスロットや斜め状態での収容等の収容異常が検出された場合には、警報（光、音、制御盤８０でのディスプレイ表示）を発令し、洗浄処理装置１００のオペレータがこのような異常に対して、適宜、対処する構成とすることも好ましい。

洗浄処理装置１００では、キャリアＣにおけるウエハＷの収容状態を検査するためのセンサ装置を各ウエハ搬入出口１３ａ・１３ｂの近くに固定して設けないために、その設置スペースを省くことができる。また、各ホルダー３２ａ，３２ｂにおけるウエハＷの収容状態を検査するためのセンサ装置を設ける必要もなくなるので、装置コストを低く抑えることもできる。

搬送ピック３４ａ，３４ｂは同じ構造を有し、ピック載置ステージ３５ａ，３５ｂは同じ構造を有しているので、図６（ａ）に搬送ピック３４ａとピック載置ステージ３５ａの概略構造を示す斜視図を示し、これらを例に説明する。搬送ピック３４ａには、ウエハＷを把持するために、例えば４個の把持ピン６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが取り付けられている。これら把持ピン６５ａ〜６５ｄはそれぞれ、図６（ｂ）の斜視図に示すように、円柱部材の長さ方向中心にその外径が上下端部よりも短くなるような絞り（くびれ）が形成された構造を有しており、この絞りの部分でウエハＷを把持する。

把持ピン６５ａ，６５ｂは搬送ピック３４ａの本体に固定されており、把持ピン６５ｃ，６５ｄはそれぞれ把持ピン６５ａ，６５ｂに対して図示しない移動機構により接近／後退できるように搬送ピック３４ａの本体に取り付けられている。把持ピン６５ａ〜６５ｄの高さは、搬送ピック３４ａをキャリアＣ内に収容されたウエハＷどうしの隙間に挿入することができる厚みとする必要があるため、例えば、キャリアＣ内でウエハＷどうしの間隔が１０ｍｍであり、搬送ピック３４ａ本体の厚みが３ｍｍの場合には、１．５〜２．０ｍｍとすることが好ましい。

ロボット３１がピック載置ステージ３５ａにおいて確実に搬送ピック３４ａを係脱するために、搬送ピック３４ａは常にピック載置ステージ３５ａの一定の位置に載置されなければならない。そのため、ピック載置ステージ３５ａには、搬送ピック３４ａの位置を確認するための位置確認センサ３８ｂが設けられている。なお、搬送ピック３４ａをキャリアＣに収容されたウエハＷを搬出するために用い、搬送ピック３４ｂをチャンバ２１での処理が終了したウエハＷをキャリアＣに搬入するために用いると、洗浄処理前のウエハＷに付着したパーティクル等が搬送ピックに転写され、これがさらに洗浄処理が終了したウエハＷへ転写されることを防止することができる。

キャリアＣからのウエハＷの搬出方法には、以下に説明する第１の搬出方法と第２の搬出方法がある。第１の搬出方法では、まず搬送ピック３４ａをウエハＷの下側に挿入し、次いで把持ピン６５ａ〜６５ｄの絞り部がウエハＷの真横に位置するように、搬送ピック３４ａを上昇させる。このとき把持ピン６５ａ〜６５ｄがウエハＷに接触しないように、把持ピン６５ｃ，６５ｄを基部側（係合部６３側）にスライドさせておく。続いて、把持ピン６５ａ，６５ｂの絞り部にウエハＷの端面が当接するように、搬送ピック３４ａを基部側に少し引く。そして把持ピン６５ｃ，６５ｄの絞り部にウエハＷの端面が当接するように、把持ピン６５ｃ，６５ｄをウエハＷ側にスライドさせる。こうして把持ピン６５ａ〜６５ｄにウエハＷが把持されたら、ウエハＷをキャリアＣ内に収容するためにキャリアＣの内壁に設けられた棚とウエハＷとが摺れないように、搬送ピック３４ａの高さを調整して、キャリアＣから搬送ピック３４ａを引き出す。

一般的にウエハＷは、その主面を上に（裏面を下に）向けてキャリアＣに収容されているので、この第１の搬出方法では、ウエハＷの裏面が搬送ピック３４ａ本体に対面するように、ウエハＷが搬送ピック３４ａに保持される。

キャリアＣに収容されたウエハＷを搬出する第２の搬出方法は、ロボット３１が図３に示すロボット３１の矢印Ａ４による動きによって係合した搬送ピック３４ａを反転させることができるという特徴を利用する。すなわち、（１）把持ピン６５ａ〜６５ｄが搬送ピック３４ａ本体の下側に位置するように搬送ピック３４ａを反転させ、（２）搬送ピック３４ａを取り出すウエハＷの上側に挿入し、（３）把持ピン６５ａ〜６５ｄの絞り部がウエハＷの真横に位置するように搬送ピック３４ａを降下させ、（４）把持ピン６５ａ，６５ｂの絞り部にウエハＷの端面を当接させ、（５）把持ピン６５ｃ，６５ｄの絞り部をウエハＷの端面に当接させ、（６）搬送ピック３４ａをキャリアＣから引き出す、という手順で行われる。この第２の搬出方法では、ウエハＷの主面が搬送ピック３４ａ本体に対面するように、ウエハＷが搬送ピック３４ａに保持される。図６（ｃ）に、この第２の搬出方法によってウエハＷがキャリアＣから搬出された状態を示す。

このような第１の搬出方法または第２の搬出方法の逆操作を行うことによって、洗浄処理が終了したウエハＷをキャリアＣに搬入することができるが、前述したように、キャリアＣ内ではウエハＷはその主面が上を向くように収容する必要があるので、キャリアＣへのウエハＷの搬入方法は、キャリアＣからのウエハＷの搬出方法を考慮して決定する。

ホルダー３２ａ，３２ｂは同じ構造を有し、ホルダー載置ステージ３３ａ，３３ｂは同じ構造を有しているので、図７（ａ）にホルダー３２ａの概略構造を示す斜視図を示し、図７（ｂ），（ｃ）にホルダー載置ステージ３３ａの概略構造を示す側面図および裏面図を示し、これらを例に説明する。ホルダー３２ａは、ベースプレート６６と、ベースプレート６６上に起立して設けられた把持棒６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄと、ベースプレート６６の裏面に設けられた係合部６３と、を有している。

また、把持棒６７ａ〜６７ｄは、ベースプレート６６から突設されており、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐食性、耐薬品性に優れた材質で構成されている。各把持棒６７ａ〜６７ｄには、ウエハＷの周縁を挟み込むための溝６８が、隣接するウエハＷどうしの隙間幅（面間隔）が例えば２〜３ｍｍとなるように、一定の間隔で形成されている。このようにホルダー３２ａにウエハＷを狭い隙間幅で収容することで、チャンバ２１（後に説明する）を小型化し、洗浄液の使用量を低減できるとともに、洗浄処理装置１００のフットプリントを小さくすることができる。また、ウエハＷどうしの小さな隙間は洗浄液の流路となるので、ウエハＷを等間隔に配置することにより、洗浄液の流通量と流通速度を均等にすることが可能になり、洗浄液の滞留や洗浄ムラなどを防止して効率的な洗浄が可能になる。

ホルダー載置ステージ３３ａには、ロボット３１の係脱部６０とホルダー３２ａの係合部６３とが係合した状態で、ホルダー載置ステージ３３ａに対して搬入出できるように、係合部６３の大きさに合わせた切り込み６９が形成されている。また、ホルダー載置ステージ３３ａは、把持棒６７ａ側が低く、ウエハＷの搬入出側が高くなるように、水平面に対して所定角度（例えば、１０度）傾斜して配設されている。これにより、ホルダー３２ａからのウエハＷの落下を防止することができる。ホルダー載置ステージ３３ａにおけるホルダー３２ａの載置位置は、例えば、ホルダー載置ステージ３３ａに設けられたストッパ６４によって、一定とされる。ピック載置ステージ３５ａ等と同様に、ホルダー載置ステージ３３ａに、ホルダー３２ａの載置位置を決めるための位置確認センサを設けることも好ましい。

上述したようにホルダー３２ａにおけるウエハＷの収容間隔が狭いために、ホルダー３２ａへのウエハＷの搬入は、ベースプレート６６側から逐次行う。そのためには、ウエハＷを保持した搬送ピック３４ａのアクセスを搬送ピック３４ａ本体の下側にウエハＷが把持されている状態で行う必要がある。搬送ピック３４ａによってキャリアＣからウエハＷを搬出するために前述した第１の搬出方法を用いた場合には、キャリアＣからウエハＷが搬出された後に、ウエハＷが搬送ピック３４ａ本体の下側に位置するように、搬送ピック３４ａを反転させて、先に図６（ｃ）に示した状態とする。

この状態で把持棒６７ａ〜６７ｄに形成された溝６８にウエハＷが把持されるように、把持棒６７ａ〜６７ｄの長手方向と垂直な方向から搬送ピック３４ａをホルダー３２ａにアクセスさせる。続いて、把持ピン６５ｃ，６５ｄを搬送ピック３４ａの基部側（係合部６３側）にスライドさせてウエハＷと離間させ、把持ピン６５ａ，６５ｂがウエハＷと離間するように搬送ピック３４ａをストッパ６４側にスライドさせ、搬送ピック３４ａを上昇させてホルダー３２ａから待避させる。これによりウエハＷがホルダー３２ａに保持される。

キャリアＣに実際に収容されているウエハＷの枚数がキャリアＣに収容できる定数に達していない場合に、ベースプレート６６側から逐次ウエハＷが収容されたホルダー３２ａをチャンバ２１に収容すると、把持棒６７ａ〜６７ｄの先端側にウエハＷどうしの隙間よりも広い空間ができるため、ベースプレート６６側のウエハＷと把持棒６７ａ〜６７ｄの先端側のウエハＷとで洗浄状態に差が生ずるおそれがある。そこで、常にホルダー３２ａに収容されるウエハＷの数が一定となるように、不足した数のダミーウエハＷがダミーウエハ収容部４０からホルダー３２ａに搬入される。

このダミーウエハ収容部４０は、例えば、キャリアＣと同じ構造とすることができる。ダミーウエハ収容部４０へのダミーウエハＷの収容は、ダミーウエハＷが収容されたキャリアＣを載置台１１に載置し、そのキャリアＣからダミーウエハ収容部４０へウエハＷを搬送するように、制御盤８０から指令を与えることによって行われる。図１ではダミーウエハ収容部４０を基台３ａ上に設けたが、これに限定されるものでなく、ロボット３１の稼働範囲内であれば、例えば、ホルダー載置ステージ３３ａ等と同様に、ウエハ搬送部３内の上側に設けてもよい。

ホルダー載置ステージ３３ａ，３３ｂとチャンバ２１との間でのウエハＷの搬送は、図８に示すように、把持棒６７ａ〜６７ｄによって所定枚数のウエハＷを把持した状態のホルダー３２ａまたは３２ｂと個々に係合したロボット３１により行われる。なお、図８では、ウエハＷは最も外側（把持棒６７ａ〜６７ｄの先端側）の１枚のみ図示している。このように、洗浄処理装置１００では、キャリアＣとチャンバ２１との間のウエハＷの搬送を１台のロボット３１で行うために、ウエハ搬送部３のフットプリントを小さくすることができる。

図９に、ホルダー３２ａをチャンバ２１に装着した状態の断面図を示す。チャンバ２１は、略円筒形状をしており、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの耐食性および耐薬品性に優れた合成樹脂等の材質で構成されている。そして、チャンバ２１のウエハ搬送部３に面する側は開放されており、ホルダー３２ａまたは３２ｂに支持されたウエハＷを搬入出するための窓２１ａが形成されている。図９ではこの窓２１ａを塞ぐようにホルダー３２ａが取付けられている。
また、チャンバ２１の上部には、圧力調整室２１ｆが設けられており、その上部は、圧力変動緩和のためのガススペース２４を形成している。ガススペース２４の上方にはガス導入口２９が、中段には排気と排液を共通して行なう気液排出口２８が設けられている。また、チャンバ２１のベースプレート６６と対向する壁部２１ｂには、洗浄液を供給するための配管に接続された、液体導入口が複数箇所に設けられている（図１０参照）。なお、図９では、チャンバ２１内への各種洗浄液の供給形態を簡略化して矢印で示している。

ホルダー３２ａ（または３２ｂ）のベースプレート６６は、材質の異なる２つの部材を貼り合せた構造をしている。ベースプレート６６の内側部材６６ｂには、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐食性、耐薬品性に優れる合成樹脂等の材料が用いられ、ベースプレート６６の外側部材６６ａには、内側部材６６ｂを補強するために、ステンレス等の金属材料が好適に用いられる。

ベースプレート６６を構成する内側部材６６ｂの周部には、段差が設けられており、小径部６６ｃと大径部６６ｄを形成している。図９に示すように、ホルダー３２ａを窓２１ａに向けてチャンバ２１へ押し当てることにより、小径部６６ｃはチャンバ２１の内部に挿入される。一方、内側部材６６ｂの大径部６６ｄは、窓２１ａの内側には挿入されず、あたかも蓋のように窓２１ａを塞ぐ。内側部材６６ｂの大径部６６ｄと小径部６６ｃとの段差面にはＯリング２２が配設されているので、チャンバ２１の端部との気密性が確保される。
また、ベースプレート６６の内側部材６６ｂの大径部６６ｄの側面（周部）には、図９に示すようにチャンバ２１に装着した状態で内側から外側へ向かうに従って直径が短くなるように傾斜が設けられている。つまり、内側部材６６ｂの大径部６６ｄはテーパ状に形成されている。そして、把持棒６７ａ〜６７ｄに把持されたウエハＷをチャンバ２１内に挿入した状態において、ベースプレート６６の内側部材６６ｂの大径部６６ｄの側面を囲うように、チャンバ２１にエアグリップリング２３が設けられている。

エアグリンプリング２３は、環状の弾性部２３ａの内部にガスを導入することによって、これを膨張させてホルダー３２ａを固定する役割を果たす。チャンバ２１に対する各ホルダー３２ａの脱着は、エアグリップリング２３の弾性部２３ａを膨張させていない状態で行われる。そして、ロボット３１がホルダー３２ａをチャンバ２１側に所定の力で押し当てた状態で、エアグリップリング２３の弾性部２３ａを膨張させると、ベースプレート６６の大径部６６ｄの側面の傾斜に起因して、ベースプレート６６がチャンバ２１側に押し込まれ、Ｏリング２２がチャンバ２１の壁面に密着して窓２１ａが閉塞される。このようにして、ホルダー３２ａがチャンバ２１に装着された状態となる。ホルダー３２ａがチャンバ２１に装着された後に、ロボット３１は係脱部６０（図９には示さず）と係合部６３との係合を解くことができる。なお、図９ではエアグリップリング２３を膨張させていない状態を示している。

このように、洗浄処理装置１００では、ホルダー３２ａ（または３２ｂ）のベースプレート６６を、チャンバ２１を封止する壁体として利用するので、チャンバ２１の窓２１ａを封止するための専用の蓋とその移動機構を設ける必要がないために、装置構造がシンプルになる。また、エアグリップリング２３によってホルダー３２ａがチャンバ２１に装着された状態では、ロボット３１はフリーになるので、その間にキャリアＣにおけるウエハＷの収容状態確認や、キャリアＣからの別のホルダー３２ｂへのウエハＷの搬送等の作業を行うことができるようになる。

図１０は、チャンバ２１をウエハ搬送部３とは反対側（つまり、背面側）から観た状態の模式図であり、洗浄液の導入口の配置を示すものである。なお、図１０では、説明のため、チャンバ２１内に配置されたウエハＷを二点鎖線で、把持棒６７ａ〜６７ｄおよびチャンバ２１の内壁面２１ｃを破線で示している。
図１０において二点鎖線で示すように、ウエハＷは、把持棒６７ａ〜６７ｄによって４カ所から支持されて配置されている。ウエハＷの周囲、すなわち、ウエハＷの周縁とチャンバ２１の内壁面２１ｃとの間には空隙部２１ｄが形成される。洗浄処理の際には、この空隙部２１ｄも洗浄液で充満した状態になり、洗浄液流通のためのバッファ空間として作用する。

ベースプレート６６と対向する壁部２１ｂには、液体導入口として主導入口２５、二つの副導入口２６ａ，２６ｂおよび二つの補正導入口２７ａ，２７ｂが形成されている。なお、副導入口２６ａ，２６ｂおよび補正導入口２７ａ，２７ｂは、主導入口２５を補う点で機能的には同視できるものである。これらの液体導入口には、それぞれ配管（不図示）が接続されている。また、チャンバ２１の壁部２１ｂの上部には、気液排出口２８が形成されている。

主導入口２５は、チャンバ２１の下部に設けられ、そこから洗浄液をチャンバ２１内に導入する。チャンバ２１内に導入された洗浄液は、空隙部２１ｄを流通して、各ウエハＷの間に侵入し、チャンバ２１内を上昇することによって洗浄が行なわれる。しかし、空隙部２１ｄは、ウエハＷ間の隙間（例えば２〜３ｍｍ）より広く、液体流路としての圧力損失が小さいため、洗浄液はこの空隙部２１ｄを通過して気液排出口２８へ向かいやすい傾向がある。これでは狭隘なウエハＷどうしの隙間に十分に洗浄液が流通せず、洗浄液の交換が行なわれなくなり、洗浄ムラを引き起こす原因となる。

このため、本実施形態では、ウエハＷを支持する把持棒６７ａ〜６７ｄをウエハＷ周囲の空隙部２１ｄに突出させ、整流手段として機能させている。このようにすると、空隙部２１ｄはこれらの把持棒６７ａ〜６７ｄによって不完全に分断された状態となる。これにより、ウエハＷの周囲を迂回して空隙部２１ｄを流通しようとする洗浄液の通過が妨げられ、ウエハＷどうしの隙間にも十分な洗浄液が流通する状態を作り出すことができる。つまり、空隙部２１ｄに所定間隔で存在する把持棒６７ａ〜６７ｄは、より圧力損失の小さな流路を通過しようとする洗浄液をウエハＷの隙間へ均等に分配する役割を果たし、ウエハＷ間への洗浄液の流入を促して洗浄効果を高めるように作用する。

また、図１１に示すように、チャンバ２１内においては、ベースプレート６６に最も近接して配置される１枚目のウエハＷ_１と該ベースプレート６６の内壁面との間隔Ｌ_２、およびベースプレート６６に対向するチャンバ２１の壁部２１ｂに最も近接して配置される２６枚目のウエハＷ_２６と壁部２１ｂの内壁面との間隔Ｌ_３が、いずれもウエハＷどうしの間隔Ｌ_１と略同等に形成されている。つまり、図１１において、略Ｌ_１＝Ｌ_２＝Ｌ_３という関係が成立する。これにより、ベースプレート６６とこれに最も近接配置されるウエハＷ_１との間隙、および壁部２１ｂとこれに最も近接配置されるウエハＷ_２６との間隙、に形成される流路の圧力損失を、ウエハＷ間に形成される流路の圧力損失と略同等に調整することができる。このようにして洗浄液の流れが、ウエハＷどうしの間と、最も外側に配置されるウエハＷ（ウエハＷ_１、ウエハＷ_２６）とチャンバ内壁との間と、で均等に配分される。

なお、同様に洗浄液を出来るだけ均等配分する観点から、把持棒６７ａ〜６７ｄとチャンバ２１の内壁面２１ｃ（ウエハＷの周方向の内壁面）との間隔も、例えばウエハＷどうしの間隔Ｌ_１と略同じになるように、把持棒６７ａ〜６７ｄの太さや配置を設定することもできる。

また、図９に示すように、壁部２１ｂの内側には、溝２１ｅが円弧状に形成されている。この溝２１ｅは、把持棒６７ａ〜６７ｄの先端位置に対応するようにウエハＷの直径よりも少し大きく形成されており、ホルダー３２ａがチャンバ２１に装着された状態で、この溝２１ｅ内に、把持棒６７ａ〜６７ｄの先端がそれぞれ挿入される。この溝２１ｅは、洗浄液をチャンバ２１の下部から排出する際の流路としても利用できる。なお、把持棒６７ａ〜６７ｄの先端部と溝２１ｅを構成する壁との隙間を、例えばウエハＷどうしの間隔Ｌ_１と同程度に設定してもよい。

本実施形態のチャンバ２１においては、主導入口２５のほかに、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂからも洗浄液を導入することが可能に構成されている。前記のように、各把持棒６７ａ〜６７ｄが壁部２１ｂに形成された溝２１ｅに挿入されるように設けられているので、チャンバ２１内の洗浄液流路の圧力損失は大きなものとなっている。このため、洗浄液の供給圧力が低すぎる場合などに、下部の主導入口２５からの導入だけでは、圧力損失が大きくなりすぎ、円滑な洗浄液の流通が困難になって洗浄効率が低下する場合もある。

このような場合に、把持部６７ａ〜６７ｄの間に位置するように設けられた副導入口２６ａまたは２６ｂ（好ましくは両方）からも洗浄液を導入することにより、ウエハＷ間での洗浄液の流通をスムーズに行なうことができるようになり、洗浄性能の低下を防止できる。また、さらに補正導入口２７ａ，２７ｂからも洗浄液を導入することによって、十分な洗浄液をチャンバ２１内で均等に分配できるようになる。このように、チャンバ２１の下部に設けられた主導入口２５だけから洗浄液を導入する場合に比べて、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂからも洗浄液を導入することによって、高い洗浄効率を維持することができる。この場合、洗浄液の供給量の比率は、導入口の位置によって変えることが好ましく、例えば、主導入口２５からの液量：副導入口２６ａと２６ｂからの合計液量：補正導入口２７ａと２７ｂからの合計液量＝１０：４：２程度に設定することができる。つまり、各導入口から気液排出口２８までの流体流路の長さの相違（圧力損失の差）に応じて供給比率を変えることが好ましい。もちろん、上記比率は、１度に処理するウエハＷの処理枚数や、把持棒６７ａ〜６７ｄの配置などに応じて適宜変更可能である。
なお、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂから、常に洗浄液を供給する必要はなく、これらを予備的に利用することもできる。また、主導入口２５、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂの数や配置は、適宜変更可能である。

従来の円筒型の洗浄チャンバの場合、均等に洗浄液を供給する観点から、液体供給はチャンバの周部からノズルを用いて行なわれていた。このため、チャンバの周囲には、ノズル機構や、該ノズルと接続される配管などを配備する必要があった。
これに対して、本実施形態のチャンバ２１では、円筒形のチャンバ２１において、液体供給を壁部２１ｂに形成した主導入口２５、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂから行なうことが可能な構成とした。そして、本実施形態の場合、互いに等間隔で狭隘に配置されたウエハＷと、所定の大きさに設計されたチャンバ２１（内壁面２１ｃ、溝２１ｅ、空隙部２１ｄなど）と、ホルダー３２ａ（把持部６７ａ〜６７ｄ、内側部材６６ｂの壁面など）とを利用して流路を構成し、これらの配置や間隔を最適化することにより、洗浄液の均等な分配を可能にしている。このため、ノズルによる液分配は不要となり、円筒形をしたチャンバ２１の周部には、ノズル機構や配管などを配備する必要がないため、チャンバ２１を小型化できるとともに、洗浄処理装置１００におけるレイアウトの自由度を高めることができた。
また、円筒形をしたチャンバ２１の周部に、別の機能部品を配備することも可能となった。例えば、図１２に示すように、円筒形のチャンバ２１の内周部に、ウエハＷを囲うように超音波発生装置Ｍ／Ｓを埋設配備することもできるようになる。このように超音波発生装置Ｍ／Ｓを配備し、超音波を作用させることによって、ウエハＷに付着した汚れやパーティクルなどの異物をより効果的に除去することができる。

圧力調整室２１ｆは、チャンバ２１内の主室２１ｇ（ウエハＷを収納するスペース）に対し小さな容積で形成されている。圧力調整室２１ｆは、その下部において前記主室２１ｇと連通している。
圧力調整室２１ｆの上部には、Ｎ_２ガスや乾燥処理用のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気をチャンバ２１内に導入するためのガス導入口２９が形成されている。また、圧力調整室２１ｆの中段位置には、各種洗浄液やガスを排出するための気液排出口２８が設けられており、通常の処理時には、この位置より上がガススペース２４として区画される。

圧力調整室２１ｆは、チャンバ２１におけるウエハＷの収容位置の上方位置よりも外側となるように、具体的には、ウエハ搬送部３とは反対側に突出するように形成されている（図９参照）。このように、気液排出口２８が接続された圧力調整室２１ｆをウエハＷの収容位置の上方より外側に配置することによって、仮に圧力調整室２１ｆに洗浄液が残留した場合でも、洗浄液は溝２１ｅやチャンバ２１の内壁（ホルダー３２ａとは対向するチャンバ２１の壁部２１ｂの内壁面）を伝って流下することになり、液だれによるウエハＷの汚染を防止できる。

洗浄処理時には、圧力調整室２１ｆに上部のガス導入口２９からＮ_２ガスなどを導入し、下部からは主室２１ｇから洗浄液が流入するので、図１３（ａ）に示すように、液面Ｓの高さが、気液排出口２８の中央付近に位置する。つまり、気液排出口２８は、洗浄処理時には上部にはＮ_２ガスなどの気体が、下部は洗浄液が流通するような位置に設けられ、ガスの排気と洗浄液の排液が同時に行なわれる。
また、ガススペース２４へのガスの流入と排出のバランスを保ち、ガススペース２４の容積を制御する観点から、気液排出口２８は、チャンバ２１の主室２１ｇとの連通路（溝２１ｅの一部に形成されている）と圧力調整室２１ｆとの境界をなす角部Ａに対し、気液排出口２８の角部Ｂが少しだけ高い位置になるように設けることが好ましい。気液排出口２８の角部Ａが角部Ｂより低いと、ガスが主室２１ｇの上部にも流入してしまい、ガススペース２４の保持ガス量を制御することが難しくなる場合がある。

次に、ガススペース２４の作用について、図１３（ｂ）を参照しながら説明する。
洗浄液は、非圧縮性流体であるため、突然の流量変化などによって、チャンバ２１内の圧力が急激に変動する場合がある。チャンバ２１内の圧力変動は、チャンバ２１からの液漏れを引き起こしたり、ウエハＷを損傷するなどの悪影響を与えることがある。一方、気体は圧縮性流体なので、常にガススペース２４に気体を導入し、流通させつつチャンバ２１内に一定時間保持することにより、例えば突然流量が増加した場合には、図１３（ｂ）に示すように洗浄液の液面Ｓの上昇をガススペース２４で吸収し、圧力変動を緩和することができる、このように、ガススペース２４は、チャンバ２１内の急激な圧力変動を緩和する圧力調整手段として機能する。

以上のような構成のチャンバ２１による洗浄処理は、例えば、主にチャンバ２１に収容されたウエハＷよりも下の位置の主導入口２５からチャンバ２１内に洗浄液を供給し、これと同時にチャンバ２１内における洗浄液の流れを調整するためにチャンバ２１の上下方向の中間部の副導入口２６ａ，２６ｂ、さらに補正導入口２７ａ，２７ｂからも適量の洗浄液を供給することによって行なわれる。そして、チャンバ２１内が常に一定量の洗浄液で満たされた状態を維持しながら、非大気開放状態でチャンバ２１の上部の気液排出口２８から洗浄液をオーバーフローさせる。この際、前記したようにガススペース２４にガス導入口２９からＮ_２などのガスを導入することによって、流量変化が生じた場合でもチャンバ２１内の圧力変動を緩和し、洗浄処理を安定的に行なうことができる。

図１４は、チャンバ２１への洗浄液の供給・排出システムの概要を示す図面である。この供給・排出システムは、非大気開放系のシステムとして構成され、チャンバ２１への洗浄液供給手段として、純水供給源１１０と薬液供給源１２０とこれらに接続される送液管２０１〜２０６を備え、排液回収系として、排液回収部１４０を備えている。また、チャンバ２１へのガス供給手段として、ガス供給源１３０とこれに接続される配管２０７、２０８を備えている。

純水供給源１１０は、送液管２０１および加熱部１１１を備えた送液管２０２と連通しており、バルブＶ_１とＶ_２の開閉によって、純水または加熱水をチャンバ２１へ送液できるように構成されている。なお、ここでの排水は、バルブＶ_３を開放することにより行なわれる。

薬液供給源１２０は、任意の薬液Ａ〜薬液Ｄを個別にチャンバ２１へ供給できるように構成されている。薬液としては、例えばＨＣｌ、ＮＨ_４ＯＨ、ＨＦ、Ｈ_２Ｏ_２などを用いることができる。薬液Ａ〜薬液Ｄは、処理目的に応じて選択され、それぞれ送液管２０３ａ〜２０３ｄを介し、バルブＶ_４〜Ｖ_７の開閉により送液管２０４を通じてチャンバ２１へ供給される。バルブＶ_４〜Ｖ_７には、分析能を持つバルブセンサ１６０ａ〜１６０ｄが配備されており、これによって薬液の混合を防止することができる。

送液管２０４は、分岐部２０５において送液管２０６ａ〜２０６ｅの５経路に分岐される。送液管２０６ｃは、主導入口２５に接続され、送液管２０６ｂおよび２０６ｄは、副導入口２６ａ，２６ｂに接続され、送液管２０６ａおよび２０６ｅは、補正導入口２７ａ，２７ｂに接続される。これら送液管２０６ａ〜２０６ｅには、流量調節用の絞りであるオリフィス１５０ａ〜１５０ｅが個別に配備され、各送液管２０６ａ〜２０６ｅの送液量が所定比率となるように流量調節が行なわれる。

ガス供給源１３０は、ベーパーユニット１３２に接続された第１のＮ_２ガス供給源１３１と第２のＮ_２ガス供給源１３３とを備えている。なお、第１のＮ_２ガス供給源１３１と第２のＮ_２ガス供給源１３３は統合してもよい。ベーパーユニット１３２は、例えばＩＰＡなどの薬剤を気化させるものであり、気化された薬剤は、Ｎ_２ガスをキャリアとして配管２０７を介して運ばれ、バルブＶ_８を開放することによってチャンバ２１の圧力調整室２１ｆに供給される。一方、第２のＮ_２ガス供給源１３３からのＮ_２ガスは、配管２０８を介して送られ、バルブＶ_９を開放することによってチャンバ２１の圧力調整室２１ｆに供給される。

洗浄やリンス等の処理時には、チャンバ２１の主導入口２５、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂから導入された洗浄液は、気液排出口２８から排出され、処理液排出手段としての排液管２０９を介して排液回収部１４０へ送られ、例えば薬液Ａ〜薬液Ｄなどの各薬剤毎に回収される。排液管２０９には、バルブセンサ１６０ｅ〜１６０ｈが個別に配備されたバルブＶ_１２〜Ｖ_１５が設けられているので、排液系での薬液の混合が防止される。なお、チャンバ２１から排出された排液１２は、気液分離、濾過等を施した後、図示しない排液循環経路によって再びチャンバ２１に供給することもできる。洗浄処理（純水によるリンス処理）が終了したら、チャンバ２１への洗浄液供給を停止するとともに、バルブＶ_１１を開放することにより、チャンバ２１内に残留した洗浄液を下部（主導入口２５）から排出し、排液管２１０を通じて排液部１４０に回収することができる。なお、同様に主導入口２５と排液管２１０を通じてＩＰＡなどの気体を排出することも可能である。

次に、洗浄処理装置１００によるウエハＷの洗浄処理工程について、図１５および図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、載置台１１にウエハ搬入出口１３ａと対面するようにキャリアＣ（以下「キャリアＣ１」と記す）を載置する（ステップ１）。続いてキャリアＣ１を開口させるために、シャッタ１２ａにキャリアＣ１の蓋を把持させて、シャッタ１２ａをウエハ搬送部３側に引き込み、降下させる（ステップ２）。

ロボット３１をハンド載置ステージ３７ａにアクセスさせて検査用ハンド３６ａを係合させ（ステップ３）、キャリアＣ１におけるウエハＷの収容状態を先に説明した検査方法にしたがって調べる（ステップ４）。ここでは、２６枚のウエハＷが異常なく収容されていたとする。この検査が終了したら、ロボット３１を再びハンド載置ステージ３７ａにアクセスさせて検査用ハンド３６ａの係合を解き、検査用ハンド３６ａをハンド載置ステージ３７ａの所定位置に載置する（ステップ５）。

続いて、ロボット３１をピック載置ステージ３５ａにアクセスさせて搬送ピック３４ａを係合させ（ステップ６）、先に説明した第１の搬出方法または第２の搬出方法にしたがってキャリアＣ１からウエハＷを搬出し、先に説明したホルダー３２ａへの搬入方法にしたがって搬出したウエハＷをホルダー３２ａに収容する（ステップ７）。

そして、キャリアＣ１からホルダー３２ａへのウエハＷの搬送が終了したら、ロボット３１を再びピック載置ステージ３５ａにアクセスさせて搬送ピック３４ａの係合を解き、搬送ピック３４ａをピック載置ステージ３５ａの所定位置に載置する（ステップ８）。次いで、ロボット３１を再びハンド載置ステージ３７ａにアクセスさせて検査用ハンド３６ａを係合させ（ステップ９）、ホルダー３２ａにおけるウエハＷの収容状態を調べる（ステップ１０）。なお、このステップ９，１０は省略してもよい。

続いてロボット３１をホルダー載置ステージ３３ａにアクセスさせてホルダー３２ａを係合させ（ステップ１１）、ホルダー３２ａをホルダー載置ステージ３３ａから搬出し、縦姿勢（図７（ａ）に示す姿勢）に変換してチャンバ２１にアクセスさせ、エアグリップリング２３が動作してホルダー３２ａがチャンバ２１に装着された後に、ホルダー３２ａの係合を解く（ステップ１２）。このステップ１２が終了したら、チャンバ２１では収容されたウエハＷの洗浄処理を開始する（ステップ１３）。

このようにしてステップ１〜ステップ１２の操作が行われている間に、ウエハ搬入出口１３ｂと対面するように別のキャリアＣ（以下「キャリアＣ２」と記す）を載置台１１に載置し、キャリアＣ２を開口させておく（ステップ１４）。そして、前述したステップ３〜ステップ１１に倣って、キャリアＣ２におけるウエハＷの収容状態の検査、キャリアＣ２に収容されたウエハＷのホルダー３２ｂへの搬送を行う（ステップ１５）。なお、ここでは、ステップ１５が終了する前にチャンバ２１でのステップ１３の洗浄処理が終了していても、ステップ１５の処理が優先して行われることとする。

チャンバ２１でのキャリアＣ１に係るウエハＷの洗浄処理が終了したら、ロボット３１をチャンバ２１に装着されたホルダー３２ａにアクセスさせてこれを係合させ（ステップ１６）、エアグリップリング２３によるホルダー３２ａの保持が解除された後に、ホルダー３２ａをチャンバ２１からホルダー載置ステージ３３ａへと搬送する（ステップ１７）。そして、ロボット３１とホルダー３２ａとの係合を解いた後に、ステップ１１〜１３に倣って、ロボット３１をホルダー載置ステージ３３ｂにアクセスさせてホルダー３２ｂを係合させ、チャンバ２１へ装着し、洗浄処理を開始する（ステップ１８）。

ステップ１８の洗浄処理が始まった時点で、ロボット３１はフリーになっているので、ロボット３１をピック載置ステージ３５ｂにアクセスさせて搬送ピック３４ｂを係合させ、ホルダー３２ａからキャリアＣ１へウエハＷを搬送する（ステップ１９）。キャリアＣ１にウエハＷが収容されたらシャッタ１２ａによりウエハ搬入出口１３ａを閉じ、シャッタ１２ａによるキャリアＣ１の蓋の把持を解除して、キャリアＣ１を次の処理工程を行う装置等へと搬送する（ステップ２０）。

なお、ホルダー３２ａから洗浄処理が終了したウエハＷを搬出する前に、ホルダー３２ａにおけるウエハＷの収容状態を、検査用ハンド３６ａを用いて検査することも好ましい。この検査により、例えば、洗浄処理中におけるウエハＷの破損等の有無を確認することができる。また、ステップ１８の終了後に新たなキャリアＣがウエハ搬入出口１３ａと対面するように載置された場合には、前述したステップ２〜８にしたがって、そのキャリアＣに収容されたウエハＷをホルダー３２ａに搬送し、さらにステップ９，１０にしたがってホルダー３２ａに収容されたウエハＷの検査を行ってもよい。

キャリアＣ２に係るウエハＷの洗浄処理が終了したら、ステップ１６，１７，１９，２０に倣って、ロボット３１にチャンバ２１に装着されたホルダー３２ｂを係合させ、エアグリップリング２３によるホルダー３２ｂの保持が解除された後に、ホルダー３２ｂをチャンバ２１からホルダー載置ステージ３３ｂへと搬送し、ロボット３１とホルダー３２ｂとの係合を解き、ロボット３１に搬送ピック３４ｂを係合させてホルダー３２ｂからキャリアＣ２へウエハＷを搬送し、シャッタ１２ｂによりウエハ搬入出口１３ｂを閉じ、シャッタ１２ｂによるキャリアＣ２の蓋の把持を解除して、キャリアＣ２を次の処理工程を行う装置等へと搬送する（ステップ２１）。

以降、上述した一連の処理が載置台１１にキャリアＣが搬入され次第、逐次行われるが、ウエハＷの搬送順序は、チャンバ２１の稼働状況を踏まえて好ましくはスループットが向上するように、変更することができる。このように、洗浄処理装置１００では、ロボット３１の稼動率が高く、これによって一定の高いスループットを実現することができる。

次に、ステップ１３、ステップ１８において実施される洗浄処理の一連の工程について、図１７を用いて説明する。
まず、被処理体であるウエハＷを支持した状態のホルダー３２ａ（または３２ｂ）をチャンバ２１に装着した後、バルブＶ_９を開き、バルブＶ_１０を開けた状態でガス導入口２９からチャンバ２１内へ乾燥気体としてのＮ_２を供給する（ステップ３０）。

次に、チャンバ２１内へ主導入口２５、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂからそれぞれ所定比率で薬液を導入する（ステップ３１）。薬液は、チャンバ２１内を上昇することによってウエハＷの汚れを除去し、気液排出口２８から連続的に排出される。洗浄処理中は、圧力調整室２１ｆによってチャンバ２１内の圧力変動が防止されるので、安定的な処理が可能になる。所定時間経過後、あるいは所定量の薬液による洗浄処理が終了した後、ステップ３２でチャンバ２１内の薬液を排出する。薬液の排出は、例えば、バルブＶ_１１を開けることにより、チャンバ２１の下部に設けられた主導入口２５から行なうことができる。

次に、バルブＶ_１１を閉じ、バルブＶ_１０を開けてチャンバ２１内へリンス液（例えば純水）を、主導入口２５、副導入口２６ａ，２６ｂ、補正導入口２７ａ，２７ｂからそれぞれ導入する（ステップ３３）。所定時間経過後、あるいは所定量のリンス液によるリンス処理が終了した後、ステップ３４で再びバルブＶ_１１を開けて、主導入口２５からリンス液を排出する。リンス液の排出が完了したら、ステップ３５では、バルブＶ_１０を閉じた状態でバルブＶ_８を開け、チャンバ２１内にガス導入口２９からＩＰＡ蒸気とＮ_２ガスとの混合ガスを導入し、バルブＶ_１１を開放してチャンバ２１下部の主導入口２５から排出する。このようにして、効率よくウエハＷを乾燥させることができる（乾燥工程）。以上のステップ３０〜３５までの一連の工程で、洗浄処理が終了する。なお、ステップ３１〜ステップ３４までの洗浄工程とリンス工程は、薬液の種類を変えて繰り返し実施することができる。

以上の処理において、リンス工程（ステップ３３）の途中で少しの時間排出液量制御手段としてのバルブＶ_１０を閉じることにより、または、バルブＶ_１０での液量を絞ってドレイン量を減少させることにより、チャンバ２１の圧力調整室２１ｆ内の液面を上昇させ、ガススペース２４内にリンス液を充満させることによって、圧力調整室２１ｆに残留した薬液を洗い流すことができる。これにより、残留した薬液による汚染を確実に防止できる。
さらにバルブＶ_１０を閉じたまま、バルブＶ_８、バルブＶ_９を開け、リンス液の液面をさらに上昇させ、配管２０７、２０８の内部を洗浄することによってウエハＷへの汚染をより確実に防止することもできる。この場合には、配管２０７、２０８から分岐する排液ライン（不図示）を設けておき、リンス液を配管２０７、２０８にまで充満させた後、当該排液ラインから排出すればよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、チャンバ２１からのガスと液体の排出を一つの気液排出口２８から行なう構成としたが、別々の排出口から排出することもできる。
また、上記実施形態では、圧力調整室２１ｆに設けたガス導入口２９から乾燥用のＩＰＡ蒸気を導入する構成としたが、別の部位からＩＰＡを導入するようにしてもよい。

本発明は、半導体装置やＦＤＰ等の製造のための各種基板の洗浄処理装置やエッチング処理装置等に好適である。

洗浄処理装置の概略構造を示す斜視図。洗浄処理装置の概略構造を示す平面図。ロボットの概略構造を示す斜視図。係脱部と係合部の概略構造とこれらの係脱状態を示す断面図。検査用ハンドとハンド載置ステージの概略構造を示す斜視図。搬送ピックとピック載置ステージの概略構造を示す斜視図と、把持ピンの概略構造を示す斜視図と、ウエハを下側で保持した状態を示す斜視図。ホルダーの概略構造を示す斜視図と、ホルダー載置ステージの概略構造を示す側面図と、裏面図。ロボットにホルダーを係合した状態を示す斜視図。ホルダーをチャンバに装着した状態を示す断面図。チャンバの背面図。チャンバ内におけるウエハの配置間隔を説明するための模式図。チャンバの要部背面図。チャンバの要部断面を示し、（ａ）は通常の処理状態、（ｂ）は流量変化が生じた状態の模式図。チャンバへの供給・排出システムの概要を示す図面。洗浄処理装置によるウエハの洗浄処理を示すフローチャート。洗浄処理装置によるウエハの洗浄処理を示すフローチャート。洗浄工程の詳細手順を示すフローチャート。

符号の説明

１；キャリア載置部
２；洗浄処理部
３；ウエハ搬送部
１１；載置台
２１；チャンバ
２１ｆ；圧力調整室
２１ｇ；主室
２３；エアグリップリング
２４；ガススペース
２８；気液排出口
２９；ガス導入口
３１；ロボット
３２ａ・３２ｂ；ホルダー
３４ａ・３４ｂ；搬送ピック
３６ａ・３６ｂ；検査用ハンド
４０；ダミーウエハ収容部
６０；係脱部
６３；係合部
６５ａ〜６５ｄ；把持ピン
６７ａ〜６７ｄ；把持棒
１００；洗浄処理装置
Ｓ；液面

Claims

所定の処理液を用いて被処理体を処理する処理装置であって、
実質的に密閉状態で内部に前記被処理体を配置する主室を有する処理チャンバと、
前記主室の前記被処理体の配置位置の上方より外側に設けられ、前記処理チャンバ内の圧力変動を緩和する圧力調整室と、
前記処理チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理チャンバに気体を供給する気体供給手段と、
前記処理チャンバに設けられ、前記主室に前記処理液を導入する処理液導入口と、
前記処理チャンバに設けられ、前記主室から前記処理液を排出する処理液排出口と、
前記圧力調整室の上部に設けられ、前記圧力調整室に前記気体を導入する気体導入口と、
前記圧力調整室に設けられ、前記圧力調整室から前記処理液及び前記気体を排出する気液排出口と、
を具備しており、
前記圧力調整室は前記主室に対し小さな容積で形成され、その下部において前記主室と連通され、前記圧力調整室の前記気液排出口の位置より上をガススペースとして区画し、前記ガススペースに前記気体を導入し、前記処理液の液面の上昇を前記ガススペースで吸収することを特徴とする、処理装置。
前記気液排出口は、前記圧力調整室における処理時の気液界面に位置するように設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の処理装置。
前記処理液導入口として、前記処理チャンバの主室の下部に設けられた主導入口と、該主導入口よりも上方に設けられた副導入口を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の処理装置。
前記処理チャンバは、複数の棒状体を有する着脱自在な壁体により封止されるとともに、
前記壁体は、前記処理チャンバに装着された状態で、前記複数の棒状体により処理チャンバ内で被処理体を支持することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
前記棒状体には、所定のピッチで溝部が形成されており、複数の棒状体の前記溝部に、板状の被処理体の側部を嵌合させることにより、所定の間隔で並列的に複数の被処理体を支持するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の処理装置。
前記壁体が前記処理チャンバに装着された状態で、前記壁体に最も近接して配置される被処理体と該壁体との間隔、および前記壁体に対向する前記処理チャンバの内壁面に最も近接して配置される被処理体と該内壁面との間隔が、いずれも前記被処理体どうしの間隔と略同等であることを特徴とする、請求項５に記載の処理装置。
前記壁体には、被処理体を搬送する搬送ロボットとの係合部が設けられており、前記処理チャンバから取外された状態では、処理チャンバに被処理体を搬入出するホルダーとして機能することを特徴とする、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の処理装置。
前記処理液導入口と前記気液排出口とを、前記処理チャンバの同じ側に設けたことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の処理装置。
前記処理チャンバは円筒状であり、その円筒部の壁に、前記被処理体を囲むように超音波発生手段を設けたことを特徴とする、請求項８に記載の処理装置。
前記気液排出口には、処理液の排出量を制御する排出液量制御手段を具備した処理液排出手段が接続されており、前記排出液量制御手段により処理液の排出量を制御することにより前記圧力調整室内の処理液の液量を制御するようにしたことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の処理装置。
前記処理液供給手段は、処理液として、少なくとも薬液とリンス液を別々に供給できるように構成されており、
前記排出液量制御手段は、前記圧力調整室内におけるリンス液供給時の前記リンス液の液量が、薬液供給時の前記薬液の液量より多くなるように制御するものであることを特徴とする、請求項１０に記載の処理装置。
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載された処理装置を用いた被処理体を処理する処理方法であって、
前記処理チャンバの主室内に被処理体を搬入する工程と、
前記処理チャンバを実質的に密閉する工程と、
前記処理チャンバの主室及び圧力調整室に処理液を供給して被処理体を処理する液処理工程と、
を含み、
前記液処理工程では、前記圧力調整室内に気液界面を維持し、前記圧力調整室に区画されたガススペースに気体を流通させることにより、前記処理チャンバ内における圧力変動を緩和するようにしたことを特徴とする、処理方法。
前記液処理工程は、薬液により被処理体を洗浄処理する洗浄工程と、リンス液により被処理体を処理するリンス工程と、を有し、
前記リンス工程では、一時的に、または該リンス工程全体にわたって、前記圧力調整室内の気液界面の位置を前記洗浄工程における気液界面の位置よりも上昇させることにより、前記圧力調整室内をクリーニングするようにしたことを特徴とする、請求項１２に記載の処理方法。
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１２または請求項１３に記載された処理方法が行なわれるように、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載された処理装置を制御することを特徴とする、制御プログラム。
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載された処理方法が行なわれるように、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載された処理装置を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ記憶媒体。